基于labview虛擬示波器的設(shè)計(jì)

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1、┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊長(zhǎng)春大學(xué)虛擬示波器的設(shè)計(jì)第1章緒論1.1虛擬儀器介紹所謂虛擬儀器，就是在以計(jì)算機(jī)為核心的硬件平臺(tái)上，其功能由用戶設(shè)計(jì)和定義，具有虛擬面板，其測(cè)試功能由測(cè)試軟件實(shí)現(xiàn)的一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)[1]。虛擬儀器的實(shí)質(zhì)是利用計(jì)算機(jī)顯示器的顯示功能來(lái)模擬傳統(tǒng)儀器的控制面板，以多種形式表達(dá)輸出檢測(cè)結(jié)果;利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的軟件功能實(shí)現(xiàn)信號(hào)數(shù)據(jù)的運(yùn)算、分析和處理;利用I/O接口設(shè)備完成信號(hào)的采集測(cè)量與調(diào)理，從而完成各種測(cè)試功能的一種計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)。使用者用鼠標(biāo)

2、或鍵盤操作虛擬面板，就如同使用一臺(tái)專用測(cè)量?jī)x器一樣。因此，虛擬儀器的出現(xiàn)，使測(cè)量?jī)x器與計(jì)算機(jī)的界限模糊了。粗略地說(shuō)這種結(jié)合有兩種方式，一種是將計(jì)算機(jī)裝入儀器，其典型的例子就是所謂智能化的儀器。隨著計(jì)算機(jī)功能的日益強(qiáng)大以及其體積的日趨縮小，這類儀器功能也越來(lái)越強(qiáng)大，目前已經(jīng)出現(xiàn)含嵌入式系統(tǒng)的儀器。另一種方式是將儀器裝入計(jì)算機(jī)。以通用的計(jì)算機(jī)硬件及操作系統(tǒng)為依托，實(shí)現(xiàn)各種儀器功能。1.1.1虛擬儀器的產(chǎn)生?虛擬儀器技術(shù)是現(xiàn)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和儀器系統(tǒng)相結(jié)合的產(chǎn)物，是當(dāng)今計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試領(lǐng)域的一項(xiàng)重要技術(shù)。它推動(dòng)著傳統(tǒng)儀器朝著

3、數(shù)字化，智能化，模塊化，網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。電子測(cè)量?jī)x器發(fā)展至今，大體上可以分為四代：模擬儀器、數(shù)字化儀器、智能一起和虛擬儀器。第一代模擬儀器，這類儀器在某些實(shí)驗(yàn)室里還能看到，它是以電磁感應(yīng)基本定律為基礎(chǔ)的指針式儀器，如指針式萬(wàn)用表、晶體管電壓表、指針式電流表等。第二代數(shù)字化儀器，這類儀器現(xiàn)在相當(dāng)普遍，這類儀器將模擬信號(hào)的測(cè)量值轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，并以數(shù)字方式輸出最終結(jié)果，適用于快速響應(yīng)和較高準(zhǔn)確度的測(cè)量，如數(shù)字萬(wàn)用表、數(shù)字頻率計(jì)等。第三代智能儀器，這類儀器內(nèi)置微處理器，可以進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試和數(shù)據(jù)處理功能，可能代替部分腦力

4、勞動(dòng)，習(xí)慣上稱為智能儀器。它的功能模塊全部都是以硬件或固定軟件的形式存在，無(wú)論是開發(fā)還是應(yīng)用，都缺乏靈活性。第四代虛擬儀器，它是現(xiàn)在計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)、通信技術(shù)和測(cè)試技術(shù)高速發(fā)展孕育出的一項(xiàng)革命性技術(shù)，其導(dǎo)致了傳統(tǒng)儀器的結(jié)構(gòu)、概念和設(shè)計(jì)觀點(diǎn)都發(fā)生了巨大的變革，它的出現(xiàn)使得人類的測(cè)試技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展紀(jì)元。1.1.2虛擬儀器的發(fā)展歷程共40頁(yè)第40頁(yè)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊長(zhǎng)春大學(xué)虛擬示波器的設(shè)計(jì)虛擬儀器在各種不同的工程應(yīng)用和行業(yè)的測(cè)量及控制的用戶中廣受歡迎，這

5、都因?yàn)槠渲庇^化的圖形編程語(yǔ)言。虛擬儀器的圖形化數(shù)據(jù)流語(yǔ)言和程序框圖能自然地顯示您的數(shù)據(jù)流，同時(shí)地圖化的用戶界面直觀地顯示數(shù)據(jù)，使我們能夠輕松地查看、修改數(shù)據(jù)或控制輸入。美國(guó)國(guó)家儀器公司NI（NationalInstruments）提出的虛擬測(cè)量?jī)x器（VI）概念，引發(fā)了傳統(tǒng)儀器領(lǐng)域的一場(chǎng)重大變革，使得計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得以長(zhǎng)驅(qū)直入儀器領(lǐng)域，和儀器技術(shù)結(jié)合起來(lái)，從而開創(chuàng)了“軟件即是儀器”的先河?！败浖词莾x器”這是NI公司提出的虛擬儀器理念的核心思想。從這一思想出發(fā)，基于電腦或工作站、軟件和I／O部件來(lái)構(gòu)建虛擬儀器。I

6、／O部件可以是獨(dú)立儀器、模塊化儀器、數(shù)據(jù)采集板（DAQ）或傳感器。NI所擁有的虛擬儀器產(chǎn)品包括軟件產(chǎn)品（如LabVIEW）、GPIB產(chǎn)品、數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品、信號(hào)處理產(chǎn)品、圖像采集產(chǎn)品、DSP產(chǎn)品和VXI控制產(chǎn)品等。圖1-1NI公司出品的LabVIEW8.6軟件1.1.3虛擬儀器的分類虛擬儀器包括硬件和軟件兩大部分。硬件主要是獲取現(xiàn)實(shí)世界的被測(cè)信號(hào)，提供信號(hào)傳輸?shù)耐ǖ?。而軟件是控制要?shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)采集、分析、處理、顯示等功能，并將其集成為儀器操作與運(yùn)行的命令環(huán)境。虛擬儀器的軟件在基本硬件確定以后，就可以通過(guò)不同的軟件實(shí)現(xiàn)不

7、同的虛擬儀器系統(tǒng)功能。軟件是虛擬儀器系統(tǒng)的關(guān)鍵，沒有一個(gè)優(yōu)秀的控制分析軟件，很難想象可以構(gòu)成一臺(tái)理想的虛擬儀器系統(tǒng)。虛擬儀器通常按虛擬儀器的接口總線不同，分為數(shù)據(jù)采集插卡式虛擬儀器、并行接口虛擬儀器、USB虛擬儀器、GPIB虛擬儀器、VXI虛擬儀器、PXI虛擬儀器和最新的IEEE1394接口虛擬儀器。共40頁(yè)第40頁(yè)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊長(zhǎng)春大學(xué)虛擬示波器的設(shè)計(jì)1.2虛擬示波器的特點(diǎn)及構(gòu)成1、虛擬示波器的特點(diǎn)：(1)通用硬件平臺(tái)確定后，由軟件取代傳統(tǒng)儀器中的

8、硬件來(lái)完成和擴(kuò)展儀器的功能，增強(qiáng)一起的性能。(2)儀器的功能是用戶根據(jù)需要由軟件設(shè)計(jì)和定義的，可以靈活方便地定制儀器，滿足用戶的特殊需要。具有良好的用戶接口其用戶接口類似于傳統(tǒng)儀器的面板，包括按鈕、旋鈕、圖形顯示組件、控制組件等。通過(guò)鼠標(biāo)和鍵盤向程序輸入數(shù)據(jù)，操作結(jié)果由軟件在計(jì)算機(jī)屏幕上生成。(3)編程方式簡(jiǎn)單、直觀采用圖形語(yǔ)一言(G語(yǔ)言)、圖標(biāo)和聯(lián)機(jī)代替文本形式編寫程序